PR_434

progettare 434 NOVEMBRE / DICEMBRE 2020 81 del gas, che è utile per migliorare l’effetto isolante del sistema. Sulla base dei risultati della si- mulazione della conducibilità, gli ingegneri hanno determinato il potenziale superficiale e la carica superficiale in funzione della pres- sione applicata (figura 3). Si può vedere che l’accumulo di carica aumenta nel tempo e raggiunge uno stato stazionario dopo circa 107 secondi (circa 3.000 ore). Per migliorare la progettazione del sistema di isolamento del GIS, gli ingegneri hanno anche studiato i fattori che possono influenzare il tasso di produzione e la distri- buzione degli ioni gassosi (come il volume dell’isolamento solido), nonché la polarità e la distribuzione della carica accumulata in super- ficie. Sulla base dei risultati della simulazione, Zhang e il suo team sono stati in grado di ottimizza- re la geometria e le proprietà dei materiali degli isolanti, verificare le modifiche di progetto per ridurre il campo elettrico in una certa regio- ne e minimizzare l’accumulo della carica superficiale. Ottimizzare il progetto di un GIS con la simulazione multifisica Il controllo della temperatura è un’altra importante questione che deve essere presa in considerazio- ne quando si ottimizza un GIS. Du- rante il funzionamento di un’appa- recchiatura GIS, quando la corrente elettrica fluisce attraverso il bus (una semplice barriera usata come ulteriore isolamento), si genera u- na notevole quantità di calore, che provoca l’aumento della tempera- tura interna e può determinare il guasto di vari componenti interni a causa del surriscaldamento. Per- tanto, controllare l’aumento della temperatura e la dissipazione del calore del bus è un modo efficace per migliorare le prestazioni delle apparecchiature GIS. Bo Zhang e il suo team di ingegneri hanno creato con il software un modello multifisico per analizzare la variazione di temperatura del bus nel GIS, mostrato in figura 4. Il modello calcola la dissipazione del calore attraverso diverse mo- dalità di trasferimento del calore, come la conduzione, la convezione e l’irraggiamento. Lo stato stazio- nario della distribuzione interna della temperatura dell’apparec- chiatura viene stimato in funzione del riscaldamento resistivo e della dissipazione di calore dell’appa- recchiatura. I risultati della simulazione dell’au- mento di temperatura hanno aiu- tato il team di sviluppo a stimare accuratamente l’aumento di tempe- ratura del prodotto durante la pro- gettazione del GIS. Inoltre, il team è stato in grado di ottimizzare vari parametri di progettazione, come il tipo di materiale, le dimensioni del prodotto e il layout strutturale, al fine di evitare vari guasti di surri- Figura 3. Potenziale di superficie (a sinistra) e densità di carica (a destra) dell’isolante in funzione del tempo. Figura 4. Schema di trasferimento del calore del bus nel progetto del GIS.